YAGレーザー照射によるガラス中への希土類結晶ドット形成

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875169
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 小松 高行 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60143822)
• Keywords: 希土類ビスマス系ガラス / レーザー照射 / 結晶ドット / 希土類含有結晶 / 光非線計結晶

Research Abstract

本研究は、通常のNd:YAGレーザー(波長:1064nm)をテルライト系(TeO_2)およびビスマス系(Bi_2O_3)ガラス等に照射し、光機能性を有する希土類結晶ドットを作製すると共に、ドット形成のメカニズムを解明することである。ビスマス系ガラスで得られた成果は以下の通リである。
(1)Sm_2O_3-Bi_2O_3-B_2O_3系ガラスにおいて非線形光学結晶Bi_<0.7>Sm_<0.3>BO_3から成る透明な結晶化ガラスの創製に成功した。ビスマス系ガラスでは初めての発見である。
(2)YAGレーザー(波長:1064nm)照射により、屈折率分布および結晶ドットの作製が可能である。10Sm_2O_<3.>30Bi_2O_<3.>60B_2O_3ガラスではレーザー照射により、結晶化ではなく屈折率分布が起こる。レーザーパワー1W、照射時間1(8160)16250秒では2(8160)1645μmの範囲で球状の屈折率分布領域の制御が可能である。
(3)12.5Sm_2O_<3.>30Bi_2O_<3.>57.5B_2O_3ガラスではレーザー照射により、結晶化が起こる。レーザーパワー0.5(8160)160.7W、照射時間1(8160)16250秒では5(8160)1665μmの範囲で結晶ドットの作製が可能である。
(4)レーザー照射を走査(速度:5(8160)1625μm)させることにより、幅数μmの結晶ドットラインを書き込むことができる。
(5)結晶ドットおよびラインのX線回折およびマイクロレーザーラマンスペクトル測定により、レーザー照射による生成する結晶相は熱処理の場合と同じBi_<0.7>Sm_<0.3>BO_3結晶である。個々の結晶ドットおよび結晶ラインから第二高調波が発生することを確認した。すなわち、光非線形性の結晶ドットの作製が可能になった。
(6)Sm^<3+>と同様にYAGレーザーの基本波1064nmの光を吸収するDy_2O_3を添加した、12.5Dy_2O_<3.>30Bi_2O_<3.>57.5B_2O_3ガラスにおいてもSm_2O_3と同様な結晶ドットの形成を確認した。

Research Products

• [Publications] T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, T.Komatsu: "New Optical Nonlinear Crystallized Glasses and YAG Laser-Induced Crystalline Dot Formation in Rare-earth Bismuth Borate System"Optical Materials. (印刷中). (2002)
• [Publications] T.Honma, Y.Benino, T.Fujiwara, R.Sato, T.Komatsu: "Optical Nonlinear Crystalline Dot and Line Patterning in Samarium Bismuth Borate Glasses by YAG Laser Irradiation"Journal of the Ceramic Society of Japan. (印刷中). (2002)